Wasserstoffautos: Nur Hype oder der heilige Gral umweltfreundlicher Fahrzeuge?
Autos mit Wasserstoff-Brennstoffzellen verbrennen keine fossilen Brennstoffe, stoßen keine Schadstoffe oder Treibhausgase aus, arbeiten mit der gleichen chemischen Reaktion, die Raketen antreibt, und fahren doppelt so weit wie ein Tesla. Das bedeutet, dass sie eine zuverlässige und effiziente Alternative zu Elektroautos darstellen und einen Teil einer Zukunft ohne fossile Brennstoffe bilden könnten.
Falls Sie noch nicht von diesem idealen Auto gehört haben, sind Sie nicht allein. Nur Toyota, Honda und Hyundai haben Produktionslinien für Brennstoffzellenfahrzeuge (FCEVs) eingerichtet, und außerhalb Kaliforniens, dem Epizentrum, wo diese Technologie langsam aber stetig voranschreitet, sind sie selten zu sehen.
Doch das könnte sich ändern: Die britische Regierung kündigte 2017 einen Fonds von 23 Millionen Pfund an, um die Entwicklung von Autos und Infrastruktur mit Wasserstoff-Brennstoffzellen zu unterstützen, wobei Verkehrsminister John Hayes sagte: „Wasserstoff-Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge können eine entscheidende Rolle bei der Reduzierung schädlicher Emissionen spielen.“ Dieser Fonds ist definitiv nötig, da es derzeit im Vereinigten Königreich nur etwa 17 Wasserstofftankstellen gibt (die meisten, wie Sie sich vorstellen können, in London) und in den USA außerhalb Kaliforniens keine einzige.
Obwohl es offensichtlich Anlaufschwierigkeiten gibt, ist es wichtig zu fragen, was diese Wasserstoffautos sind, wie gut sie tatsächlich sind und welche die besten auf dem Markt sind, falls FCEVs den gleichen Weg wie Elektroautos einschlagen.
Wie funktionieren Wasserstoffautos?
Trotz der Tatsache, dass sie mit einem gasförmigen Kraftstoff betrieben werden, sind Wasserstoffautos technisch gesehen auch Elektroautos; sie werden von einem Elektromotor angetrieben, nicht von einem Benzin- oder Dieselmotor. Der Wasserstoff wird in Tanks gespeichert, die mit der Brennstoffzelle verbunden sind. Der Wasserstoff tritt in die Brennstoffzelle ein und vermischt sich mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft. Wasserstoff und Sauerstoff reagieren und verbinden sich, erzeugen elektrische Energie und stoßen harmlosen Wasserdampf als Nebenprodukt aus.
Die Brennstoffzelle hat keine beweglichen Teile; durch die chemische Reaktion wird einfach Strom erzeugt, der den Motor mit Elektrizität versorgt. Die Batterie, in der Strom gespeichert wird, die Peak-Power-Batterie, ist deutlich kleiner und damit leichter als die Batterie eines Standard-Elektroautos, weil sie ständig von der Brennstoffzelle aufgeladen wird und bei einigen Modellen auch durch rekuperatives Bremsen. Rekuperatives Bremsen ist der Prozess, bei dem der Elektromotor die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandelt und in die Hilfsbatterie einspeist.
Das Betanken der Wasserstofftanks erfolgt auf sehr ähnliche Weise wie bei Benzin oder Diesel; gasförmiger Wasserstoff wird in den Tank gepumpt, genau wie man Benzin einfüllt. Für ein Fahrzeug, das das Potenzial hat, die Welt zu verändern, ist das gesamte System unglaublich einfach.
Die Vorteile von Wasserstoffautos
- Leiser Motor: Wie die meisten anderen Elektroautos sind Wasserstoffautos praktisch geräuschlos und bieten dennoch kraftvolle Beschleunigung, da Elektromotoren auch bei niedrigen Geschwindigkeiten maximales Drehmoment liefern. Tatsächlich sind sie so leise, dass einige Fahrzeuge mit einem Fußgängerwarnsystem ausgestattet sind, das Geräusche erzeugt, wenn ein Wasserstoffauto parkt, rückwärts fährt oder manövriert.
- Schnelleres Betanken: Der größte Nachteil von Elektroautos ist, dass das Aufladen sehr lange dauert. Selbst Hochleistungs-Schnellladestationen benötigen bis zu 30 Minuten für ein normales Elektroauto, während normale Ladestationen Stunden in Anspruch nehmen. Ein Wasserstoffauto kann in nur 3 bis 5 Minuten vollständig betankt werden. Außerdem ist man mit der Art des Betankens an der Zapfsäule vertraut, ähnlich wie bei Benzin- oder Dieselmotoren.
- Keine schädlichen Emissionen: Das Einzige, was aus einem Wasserstoff-Brennstoffzellenauto austritt, ist Wasser. Das bedeutet, dass kein CO2 aus dem Fahrzeug ausgestoßen wird.
- Reichweite, die mit Diesel- und Benzinautos konkurriert: Ein weiteres Problem normaler Elektroautos ist, dass sie, selbst mit voll aufgeladener Batterie, möglicherweise nur halb so weit fahren wie ein konventionelles Auto mit vollem Benzintank. Mit einer Reichweite von etwa 300 Meilen pro Tank stehen Wasserstoffautos auf Augenhöhe mit vielen konventionellen Fahrzeugen. Bei voller Betankung können Brennstoffzellenautos genauso weit fahren wie Benziner. Der Toyota Mirai hat die kürzeste Reichweite aller derzeit auf dem Markt erhältlichen serienmäßigen Brennstoffzellen-Limousinen, schafft aber 317 Meilen mit einer vollen Tankfüllung. Das ist etwa 50 % mehr Reichweite als die 220 Meilen, die das Basismodell des Tesla Model 3 mit einer Ladung zurücklegen kann. Noch wichtiger ist, dass diese Reichweite in kalten Klimazonen nicht abnimmt, wie es bei anderen Elektroautos der Fall sein kann.
- Eine wachsende Branche: Wie wir gleich sehen werden, ist die Infrastruktur und Unterstützung für Wasserstoffautos derzeit noch nicht vollständig vorhanden. Nichtsdestotrotz ist einer der Vorteile von Wasserstoffautos, dass große Player investieren. Neben den deutschen Herstellern BMW und Mercedes-Benz forscht General Motors in den USA an Brennstoffzellen-Lieferwagen, und Toyota testet Wasserstoff-Lkw. Bewohner des Orange County in Kalifornien können seit 2016 mit Brennstoffzellenbussen zu ihren Zielen fahren, wobei 25 im Bezirk im Einsatz sind. Das sind gute Nachrichten für alle, die nach einem neuen Auto suchen, das langlebig ist und nicht durch staatliche Umweltvorschriften zu Upgrades gezwungen wird. Brennstoffzellenautos werden im Gegensatz zu Benzin- oder Dieselautos wahrscheinlich auch eine gute Investition sein und ihren Wiederverkaufswert behalten.
Die Nachteile von Wasserstoffautos
- Betankung: Dies ist eines der Hauptprobleme von Wasserstoffautos. Derzeit gibt es im Vereinigten Königreich nur 17 Wasserstofftankstellen für Autos, wobei der Bau jeder Station 1,3 Millionen Pfund kostet. Ende 2019 gab es in den USA nur 40 und in Deutschland, dem europäischen Land, das vielleicht das größte Interesse an Wasserstoff als Kraftstoff für Autos zeigt, etwa 80. Das Problem ist auch etwas paradox: Es gibt so wenige Wasserstoffautos, dass niemand in Tankstellen investieren will, und es gibt so wenige Tankstellen, dass niemand ein Wasserstoffauto kaufen will. Dieses Problem wird sich nicht so schnell lösen.
- Kosten: Während die Kraftstoffkosten für Wasserstoffautos vergleichbar mit herkömmlichen Kraftstoffen sind (Wasserstoffautos kosten etwa 17,4 Pence pro Meile, herkömmliche Autos 16,3 Pence pro Meile), ist die Speicherung von Wasserstoff nicht billig, und die Entwicklung der Technologie selbst ist teuer. Brennstoffzellen sind kostspielig, was die Fahrzeuge selbst teuer macht. Die wenigen derzeit auf dem Markt erhältlichen Modelle sind Mittelklasse- oder obere Mittelklassefahrzeuge mit einem Durchschnittspreis von 80.000 $ (etwas unter 62.000 Pfund). Das ist fast das Doppelte des Preises eines vergleichbaren vollelektrischen oder Hybridfahrzeugs. Teil des Problems ist die Notwendigkeit des Edelmetalls Platin, das als Katalysator bei der Energieerzeugung dient. Nichtsdestotrotz unterstützt die britische Regierung den Kauf mit einem Zuschuss von etwa 3.000 Pfund.
- Fahrzeuggröße: Wasserstofftanks nehmen viel Platz im Fahrzeug ein, und bisher haben die meisten Wasserstoffautos mehrere Tanks verbaut. Das bedeutet, dass sie tendenziell recht groß sind (SUV oder große Limousine), was sie wiederum nicht günstig macht und möglicherweise nicht ideal für das Fahren in britischen Städten. Doch genau daran arbeitet Riversimple, ein kleiner walisischer Autohersteller, mit seinem kleinen und stylischen Rasa. Es lohnt sich, im Auge zu behalten, ob man in Zukunft ein Wasserstoffauto besitzen könnte.
- Mögliche Sicherheitsrisiken: Benzin ist brennbar, aber wir fahren seit Jahren Benziner, ohne uns zu beschweren. Wasserstoff ist ebenfalls brennbar, aber viele betrachten ihn als ein enormes Risiko. Im Juni 2019 schienen zwei Vorfälle diese kritische Sichtweise zu untermauern: Eine Chemiefabrik, die in Santa Clara Wasserstoff produzierte, explodierte und ließ FCV-Nutzer in Kalifornien ohne Kraftstoff, und wenige Tage später explodierte eine Tankstelle in Sandvika, Norwegen. Für viele schien dies deutlich zu zeigen, dass Wasserstoff ein gefährliches explosives Gas ist, und ließ sie fragen: Sind Wasserstoffautos sicher?
5 beste Wasserstoffautos
Toyota Mirai
Toyota hat offensichtlich große Pläne mit dem Mirai, denn das bedeutet auf Japanisch „Zukunft“. Sein raffiniertes und stylisches Äußeres ergänzt seine hervorragenden Fahreigenschaften, aber er ist teuer und rar: Ab 65.000 Pfund vor dem staatlichen Zuschuss für emissionsarme Fahrzeuge in Höhe von 3.500 Pfund und nur 15 Exemplare, die 2020 im Vereinigten Königreich auf den Markt kommen.
Honda Clarity
Clarity bezieht sich natürlich auf die Emissionsfreiheit von Hondas erstem Brennstoffzellenauto, aber das ist nicht das Einzige, was es auszeichnet. Der Clarity bietet ansprechende Leistung, erstklassige Ingenieurskunst und eine lange Reichweite mit großem Komfort. Leider ist er im Vereinigten Königreich noch nicht einmal leasbar.
Hyundai Nexo
Der Nachfolger des Hyundai ix35 FCEV, der Nexo, bietet eine garantierte lange Reichweite von 414 Meilen, erweitert durch rekuperatives Bremsen. Der koreanische Hersteller behauptet, dass er sogar die Umgebungsluft reinigen kann – und für die enorme Summe von 68.000 Pfund würde man das zumindest erwarten.
Mercedes-Benz GLC F-CELL
Der GLC F-Cell ist Mercedes‘ erster Versuch mit einem FCEV und sieht bisher vielversprechend aus. Die Tanks können 4,4 kg Wasserstoff speichern, was eine Reichweite von 478 km und eine Leistung von 155 kWh ermöglicht. Noch wichtiger ist, dass das verwendete Platin um 90 % reduziert wurde, was ihn potenziell sehr erschwinglich machen könnte.
BMW Wasserstoff X5
Der X5, dessen Produktion voraussichtlich 2022 beginnt, verfügt über eine Gesamtleistung von 368 PS, zwei Wasserstofftanks mit insgesamt 6 kg Wasserstoffspeicher und rekuperatives